電磁感應課件2

1、第第2 2節(jié)法拉第電磁感應定律自感現(xiàn)象節(jié)法拉第電磁感應定律自感現(xiàn)象1 1感應電動勢：在感應電動勢：在 中產(chǎn)生的電動中產(chǎn)生的電動勢產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于勢產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于 導導體的電阻相當于體的電阻相當于 2 2感應電流與感應電動勢的關系：遵守感應電流與感應電動勢的關系：遵守 定律，即定律，即 . .電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象電源電源電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻閉合電閉合電路路歐姆歐姆EI =R+ r一、感應電動勢一、感應電動勢1 1法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律(1)(1)定律內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一定律內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的電路的

2、 成正比成正比(2)(2)公式：公式：E E . .2 2導體切割磁感線的情形導體切割磁感線的情形(1)(1)一般情況：運動速度一般情況：運動速度v v和磁感線方向夾角為和磁感線方向夾角為，則，則E E . .(2)(2)常用情況：運動速度常用情況：運動速度v v和磁感線方向垂直，則和磁感線方向垂直，則E E . .磁通量的變化率磁通量的變化率nt BlvsinBlv二、法拉第電磁感應定律二、法拉第電磁感應定律1 1概念：由于導體本身的概念：由于導體本身的 變化而產(chǎn)生的電磁變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫感應現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫做做 電流電流

3、自感電動勢自感電動勢三、自感三、自感3自感系數(shù)自感系數(shù)L(1)相關因素：與線圈的相關因素：與線圈的 、形狀、形狀、 以及是否以及是否有鐵芯有關有鐵芯有關(2)單位：亨利單位：亨利(H,1 mH H,1 H H)4自感電動勢的方向：由楞次定律可知，自感電動勢總自感電動勢的方向：由楞次定律可知，自感電動勢總是是 原來導體中電流的變化當回路中的電流增加原來導體中電流的變化當回路中的電流增加時，自感電動勢和原來電流的方向時，自感電動勢和原來電流的方向 ；當回路中的；當回路中的電流減小時，自感電動勢和原來電流的方向電流減小時，自感電動勢和原來電流的方向 自感自感對電路中的電流變化有對電路中的電流變化有

4、作用，使電流不能突變作用，使電流不能突變大小大小匝數(shù)匝數(shù)103106阻礙阻礙相反相反相同相同阻礙阻礙例例1 1 如圖所示，勻強磁場的如圖所示，勻強磁場的磁感應強度方向豎直向上，大磁感應強度方向豎直向上，大小為小為B B，用電阻率為，用電阻率為、橫截、橫截面積為面積為S S的導線做成的邊長為的導線做成的邊長為l l的正方形線框的正方形線框abcdabcd水平放置，水平放置，OOOO為過為過adad、bcbc兩邊中兩邊中點的直線，線框全部都位于磁場中點的直線，線框全部都位于磁場中(1)(1)若磁感應強度隨時間按若磁感應強度隨時間按B BB B0 0ktkt變化變化( (k k為常量為常量) )，寫

5、出磁場對線框?qū)懗龃艌鰧€框abab邊的作用力大小隨時間變化的關系邊的作用力大小隨時間變化的關系式；式；(2)(2)若磁感應強度保持若磁感應強度保持B BB B0 0不變，線框以恒定角速度不變，線框以恒定角速度繞繞OOOO勻速轉(zhuǎn)動，求線框從圖示位置轉(zhuǎn)過勻速轉(zhuǎn)動，求線框從圖示位置轉(zhuǎn)過9090過程中過程中通過導線橫截面的電荷量；通過導線橫截面的電荷量；(3)第第(2)問中線框剛好轉(zhuǎn)過問中線框剛好轉(zhuǎn)過90時，求線框中的電時，求線框中的電流強度大小流強度大小【思路點撥思路點撥】正確理解法拉第電磁感應定律和正確選正確理解法拉第電磁感應定律和正確選用計算感應電動勢的兩個公式是解題的關鍵用計算感應電動勢的兩個

6、公式是解題的關鍵【方法與知識感悟方法與知識感悟】1.對法拉第電磁感應定律的理解對法拉第電磁感應定律的理解【思路點撥思路點撥】線框進入磁場時，切割磁感線的有效線框進入磁場時，切割磁感線的有效長度在變化長度在變化【答案答案】ACD例例3 3 在如圖所示的電路中，在如圖所示的電路中，a a、b b為兩個完全相同的燈泡，為兩個完全相同的燈泡，L L為自感為自感線圈，線圈，E E為電源，為電源，S S為開關關于為開關關于兩燈泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是兩燈泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是( () )A A合上開關，合上開關，a a先亮，先亮，b b后亮；斷開開關，后亮；斷開開關，a

7、a、b b同時同時熄滅熄滅B B合上開關，合上開關，b b先亮，先亮，a a后亮；斷開開關，后亮；斷開開關，a a先熄滅，先熄滅，b b后熄滅后熄滅C C合上開關，合上開關，b b先亮，先亮，a a后亮；斷開開關，后亮；斷開開關，a a、b b同時同時熄滅熄滅D D合上開關，合上開關，a a、b b同時亮；斷開開關，同時亮；斷開開關，b b先熄滅，先熄滅，a a后熄滅后熄滅題型三：自感現(xiàn)象的理解和應用題型三：自感現(xiàn)象的理解和應用【思路點撥思路點撥】分析自感現(xiàn)象時，應先弄清電路的串、并分析自感現(xiàn)象時，應先弄清電路的串、并聯(lián)關系，通電時與線圈聯(lián)關系，通電時與線圈L串聯(lián)的用電器電流逐漸變大，串聯(lián)的用

8、電器電流逐漸變大，斷電時，含有斷電時，含有L的支路和與其并聯(lián)的支路構(gòu)成的回路電的支路和與其并聯(lián)的支路構(gòu)成的回路電流逐漸變小流逐漸變小【解析解析】合上開關后，由于合上開關后，由于a燈和線圈相連后接在電路燈和線圈相連后接在電路中，當電路中電流變化時，線圈對電流有阻礙作用，所中，當電路中電流變化時，線圈對電流有阻礙作用，所以閉合開關后，以閉合開關后，b先亮，先亮，a后亮；斷開開關后，后亮；斷開開關后，a、b都要都要過一會兒再滅過一會兒再滅【答案答案】C【方法與知識感悟方法與知識感悟】1.通電自感和斷電自感的比較通電自感和斷電自感的比較 通電自感通電自感斷電自感斷電自感電路圖電路圖 器材器材要求要求A

9、1、A2同規(guī)格，同規(guī)格，RRL，L較大較大(有鐵芯有鐵芯)L很大很大(有鐵芯有鐵芯) 通電自感通電自感斷電自感斷電自感現(xiàn)象現(xiàn)象在在S閉合瞬間，燈閉合瞬間，燈A2立立即亮起來，燈即亮起來，燈A1逐漸變逐漸變亮，最終一樣亮亮，最終一樣亮在開關在開關S斷開時，燈斷開時，燈A漸漸熄漸漸熄滅或閃亮一下再熄滅滅或閃亮一下再熄滅原因原因由于開關閉合時，流過由于開關閉合時，流過電感線圈的電流迅速增電感線圈的電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感電大，使線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的增動勢，阻礙了電流的增大，使流過燈大，使流過燈A1的電流的電流比流過燈比流過燈A2的電流增加的電流增加得慢得慢S斷開時，線圈斷開時，線圈L

10、產(chǎn)生自感電產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減小，動勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時間；使電流繼續(xù)存在一段時間；燈燈A中電流反向不會立即熄中電流反向不會立即熄滅若滅若RLIA，則則A燈熄滅前要閃亮一下若燈熄滅前要閃亮一下若RLRA，原來的電流，原來的電流ILIA，則燈則燈A逐漸熄滅不再閃亮一下逐漸熄滅不再閃亮一下能量轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化情況化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能磁場能轉(zhuǎn)化為電能2. 解決自感問題的關鍵：解決自感問題的關鍵：(1)正確理解通電自感和斷電自感現(xiàn)象中自感電動勢對正確理解通電自感和斷電自感現(xiàn)象中自感電動勢對“原電流的變化原電流的變化”的阻礙作用，即延緩原電流的

11、變的阻礙作用，即延緩原電流的變化化(2)弄清電路的串、并聯(lián)關系弄清電路的串、并聯(lián)關系(3)電感線圈在通電瞬間相當于一個阻值由很大逐漸變電感線圈在通電瞬間相當于一個阻值由很大逐漸變小的電阻，在斷電瞬間相當于一個電源在電流穩(wěn)定小的電阻，在斷電瞬間相當于一個電源在電流穩(wěn)定時純電感線圈相當于一根短路導線，非純電感線圈相時純電感線圈相當于一根短路導線，非純電感線圈相當于一定值電阻當于一定值電阻1穿過一個單匝線圈的磁通量，始終為每秒鐘均勻地穿過一個單匝線圈的磁通量，始終為每秒鐘均勻地增加增加2 Wb，則，則( )A線圈中的感應電動勢每秒鐘增大線圈中的感應電動勢每秒鐘增大2 VB線圈中的感應電動勢每秒鐘減小

12、線圈中的感應電動勢每秒鐘減小2 VC線圈中的感應電動勢始終為線圈中的感應電動勢始終為2 VD線圈中不產(chǎn)生感應電動勢線圈中不產(chǎn)生感應電動勢C2某地的地磁場磁感應強度的豎直分量方向向下，某地的地磁場磁感應強度的豎直分量方向向下，大小為大小為4.5105 T一靈敏電壓表連接在當?shù)厝牒：右混`敏電壓表連接在當?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河寬段的兩岸，河?00 m，該河段漲潮和落潮時有海水，該河段漲潮和落潮時有海水(視為導體視為導體)流過設落潮時，海水自西向東流，流速流過設落潮時，海水自西向東流，流速為為2 m/s.下列說法正確的是下列說法正確的是( )A電壓表記錄的電壓為電壓表記錄的電壓為5 mVB電壓表記錄的

13、電壓為電壓表記錄的電壓為9 mVC河南岸的電勢較高河南岸的電勢較高D河北岸的電勢較高河北岸的電勢較高BD【解析解析】由于海水自西向東流，由左手定則可判斷海水中由于海水自西向東流，由左手定則可判斷海水中的正離子所受磁場力向北，負離子所受磁場力向南，所以的正離子所受磁場力向北，負離子所受磁場力向南，所以河北岸電勢較高，河北岸電勢較高，D正確；電壓表的示數(shù)正確；電壓表的示數(shù)EBLv4.51051002 V9103 V9 mV，B正確正確D 4如圖所示，如圖所示，L是自感系數(shù)很大是自感系數(shù)很大電阻很小的線圈，若合上或斷開電阻很小的線圈，若合上或斷開開關開關S1和和S2時，可能發(fā)生的情況時，可能發(fā)生的情

14、況是是( ) A斷開斷開S2，S1閉合的瞬間，閉合的瞬間，L1燈逐漸亮起來燈逐漸亮起來B保持保持S1閉合，再合上閉合，再合上S2穩(wěn)定后，穩(wěn)定后，L2燈是暗的燈是暗的C保持保持S2閉合，斷開閉合，斷開S1的瞬間，的瞬間，L1燈立即熄滅，燈立即熄滅，L2燈亮一下再熄滅燈亮一下再熄滅D保持保持S2閉合，斷開閉合，斷開S1瞬間，瞬間，L2燈和燈和L1燈過一會兒燈過一會兒才熄滅才熄滅ABC【解析解析】只閉合只閉合S1時，由于線圈自感作用，流過時，由于線圈自感作用，流過L1燈燈的電流將逐漸增大，的電流將逐漸增大，L1燈逐漸亮起來，而燈逐漸亮起來，而L2燈是立即燈是立即變亮，故變亮，故A對再合上對再合上S2

15、穩(wěn)定后，由于穩(wěn)定后，由于RL很小，很小，L2燈燈幾乎被短路，故幾乎被短路，故L2燈是暗的，故燈是暗的，故B對對斷開斷開S1時，由于時，由于S2閉合，電感線圈閉合，電感線圈L與與L2構(gòu)成回路，構(gòu)成回路，由于自感的作用，電流將由穩(wěn)定時由于自感的作用，電流將由穩(wěn)定時L中的值逐漸減小，中的值逐漸減小，由由ILIL2，所以，所以L2燈將閃亮一下再熄滅而燈燈將閃亮一下再熄滅而燈L1與電與電阻阻R并聯(lián)再跟并聯(lián)再跟L與與L2并聯(lián)后的電路串聯(lián)，故燈并聯(lián)后的電路串聯(lián)，故燈L1立即立即熄滅，所以熄滅，所以C對、對、D錯錯1 1關于電路中感應電動勢的大小，下列說法正確關于電路中感應電動勢的大小，下列說法正確的是的是(

16、 )( )A A穿過電路的磁通量越大，感應電動勢就越大穿過電路的磁通量越大，感應電動勢就越大B B電路中磁通量的改變量越大，感應電動勢就越電路中磁通量的改變量越大，感應電動勢就越大大C C電路中磁通量改變越快，感應電動勢就越大電路中磁通量改變越快，感應電動勢就越大D D若電路在某時刻磁通量為零，則該時刻感應電若電路在某時刻磁通量為零，則該時刻感應電動勢一定為零動勢一定為零C【夯實基礎夯實基礎】【解析解析】根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢正比于磁根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢正比于磁通量的變化率，通量的變化率，C選項中磁通量變化越快，則磁通量的變選項中磁通量變化越快，則磁通量的變化率越大，

17、故化率越大，故C選項正確，選項正確，A、B選項錯誤某時刻的磁通選項錯誤某時刻的磁通量為零，但該時刻磁通量的變化率不一定為零，所以感應量為零，但該時刻磁通量的變化率不一定為零，所以感應電動勢也就不一定為零，電動勢也就不一定為零，D選項錯誤故選選項錯誤故選C.2一閉合線圈，放在隨時間均勻變化的磁場中，線一閉合線圈，放在隨時間均勻變化的磁場中，線圈平面和磁場方向垂直，若想使線圈中感應電流減圈平面和磁場方向垂直，若想使線圈中感應電流減小為原來的一半，下述哪些方法是可行的小為原來的一半，下述哪些方法是可行的( )A使線圈匝數(shù)增加一倍使線圈匝數(shù)增加一倍B使線圈面積減小一半使線圈面積減小一半C使線圈匝數(shù)減少

18、一半使線圈匝數(shù)減少一半D使磁感應強度的變化率減小一半使磁感應強度的變化率減小一半D3在如圖所示的電路中，帶鐵在如圖所示的電路中，帶鐵芯的、電阻較小的線圈芯的、電阻較小的線圈L與燈與燈A并聯(lián)，合上電鍵并聯(lián)，合上電鍵S，燈，燈A正常發(fā)正常發(fā)光，則下列說法正確的是光，則下列說法正確的是( )A當斷開當斷開S時，燈時，燈A立即熄滅立即熄滅B當斷開當斷開S時，燈時，燈A突然閃亮后熄滅突然閃亮后熄滅C若用電阻值與線圈若用電阻值與線圈L相同的電阻取代相同的電阻取代L接入電路，接入電路，當斷開當斷開S時，燈時，燈A立即熄滅立即熄滅D若用電阻值與線圈若用電阻值與線圈L相同的電阻取代相同的電阻取代L接入電路，接入

19、電路，當斷開當斷開S時，燈時，燈A突然閃亮后熄滅突然閃亮后熄滅BC【解析解析】當當S斷開時，線圈斷開時，線圈L產(chǎn)生自感電動勢，和產(chǎn)生自感電動勢，和A形成回路，形成回路，又線圈又線圈L電阻較小，故電阻較小，故A突然閃亮后熄滅若用電阻代替線突然閃亮后熄滅若用電阻代替線圈圈L，則無自感現(xiàn)象，斷開，則無自感現(xiàn)象，斷開S時，燈時，燈A立即熄滅，選項立即熄滅，選項B、C正正確確4 4如圖所示，勻強磁場的方向如圖所示，勻強磁場的方向垂直于電路所在平面，導體棒與垂直于電路所在平面，導體棒與電路接觸良好當導體棒電路接觸良好當導體棒abab在外在外力力F F作用下從左向右做勻加速直線運動時，若不計摩擦作用下從左向

20、右做勻加速直線運動時，若不計摩擦和導體棒的電阻，整個過程中，燈泡和導體棒的電阻，整個過程中，燈泡L L未被燒毀，電容未被燒毀，電容器器C C未被擊穿，則該過程中未被擊穿，則該過程中( )( )A A感應電動勢將變大感應電動勢將變大B B電容器電容器C C的上極板帶負電的上極板帶負電C C電容器兩極板間的電場強度將減小電容器兩極板間的電場強度將減小D D燈泡的亮度變大燈泡的亮度變大AD【能力提升能力提升】【解析解析】因因ab棒做勻加速直線運動，由棒做勻加速直線運動，由EBlv知，感知，感應電動勢增大，回路中的電流變大，燈泡變亮，故應電動勢增大，回路中的電流變大，燈泡變亮，故A、D正確；因正確；因

21、v均勻增大，電動勢增大，則電容器兩端均勻增大，電動勢增大，則電容器兩端電壓增大，極板間的電場強度增大，電壓增大，極板間的電場強度增大，C錯；由右手定錯；由右手定則知，電容器則知，電容器C的上極板帶正電，的上極板帶正電，B錯誤錯誤5圖中圖中ad所示分別為穿過某一閉合回路的磁通量所示分別為穿過某一閉合回路的磁通量隨時間隨時間t變化的圖象，關于回路中產(chǎn)生的感應電動勢下變化的圖象，關于回路中產(chǎn)生的感應電動勢下列論述正確的是列論述正確的是( )A圖圖a中回路產(chǎn)生的感應電動勢恒定不變中回路產(chǎn)生的感應電動勢恒定不變B圖圖b中回路產(chǎn)生的感應電動勢一直在變大中回路產(chǎn)生的感應電動勢一直在變大C圖圖c中回路在中回路

22、在0t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢小于在時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢小于在t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢D圖圖d中回路產(chǎn)生的感應電動勢先變小再變大中回路產(chǎn)生的感應電動勢先變小再變大D【解析解析】磁通量磁通量隨時間隨時間t變化的圖象中，斜率表示感變化的圖象中，斜率表示感應電動勢，所以圖應電動勢，所以圖a中不產(chǎn)生感應電動勢，圖中不產(chǎn)生感應電動勢，圖b中產(chǎn)生中產(chǎn)生恒定的感應電動勢，圖恒定的感應電動勢，圖c中中0t1時間內(nèi)的感應電動勢大時間內(nèi)的感應電動勢大于于t1t2時間內(nèi)的感應電動勢，圖時間內(nèi)的感應電動勢，圖d中感應電動勢先變小中感應電動勢先變小再變大再變大A 7半徑為半徑為r帶缺口的剛

23、性金帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導線，分別與兩塊垂直于紙導線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為接，兩板間距為d，如圖甲所，如圖甲所示有一變化的磁場垂直于示有一變化的磁場垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖乙所示在規(guī)律如圖乙所示在t0時刻平板之間中心有一重力時刻平板之間中心有一重力不計，電荷量為不計，電荷量為q的靜止微粒則以下說法正確的是的靜止微粒則以下說法正確的是( )A BC 9如圖所示的電路中，電源的電動如圖所示的電路中，電源的電動勢為

24、勢為E，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為r，電感，電感L的電阻不計，的電阻不計，電阻電阻R的阻值大于燈泡的阻值大于燈泡D的阻值在的阻值在t0時刻閉合開關時刻閉合開關S，經(jīng)過一段時間后，在，經(jīng)過一段時間后，在tt1時刻斷時刻斷開開S.下列表示下列表示A、B兩點間電壓兩點間電壓UAB隨時間隨時間t變化的圖象中，變化的圖象中，正確的是正確的是( )B11法拉第曾提出一種利用河流法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設想，并進行了實驗研究發(fā)電的設想，并進行了實驗研究實驗裝置的示意圖如右，兩塊面實驗裝置的示意圖如右，兩塊面積均為積均為S的矩形金屬板，平行、正的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為對、豎直地全部浸在河水中，間距為d，水流速度處處，水流速度處處相同，大小為相同，大小為v，方向水平金屬板與水流方向平行，方向水平金屬板與水流方向平行，地磁場磁感應強度的豎直分量為地磁場磁感應強度的豎直分量為B，水的電阻率為，水的電阻率為，水面上方有一阻值為水面上方有一阻值為R的電阻通過絕緣導線和電鍵的電阻通過絕緣導線和電鍵K連連接到兩金屬板上，忽略邊緣效應求：接到兩金屬板上，忽略邊緣效應求：(1)該發(fā)電裝置的電動勢；該發(fā)電裝置的電動勢；(2)通過電阻通過電阻R的電流強度；的電流強度；(3)電阻電阻R消耗的電功率消耗的電